Напряжение на реостате формула

Реостат. Принцип действия, устройство, применение, обозначение реостата

Реостат — это переменный резистор, электрическое сопротивление которого между его подвижным контактом и выводами резистивного элемента можно изменять механическим способом (определение согласно ГОСТ 21414-75).

Реостат — это тип потенциометра с двумя выводами вместо трех. Является так называемым элементом управления в электрических цепях.

Важным преимуществом реостата является то, что его можно использовать для изменения электрического сопротивления в цепи без её разрыва.

Принцип действия и устройство реостата

Из любого учебника физики за 8 класс нам известно, что принцип действия реостата основан на законе Ома для участка цепи, а именно электрический ток, протекающий через цепь, изменяется в зависимости от уровня сопротивления, с которым он сталкивается при неизменном напряжении источника. Низкое сопротивление означает высокий электрический ток, так как ничто не препятствует току, а высокое сопротивление означает низкий электрический ток. Это свойство электрических цепей может быть использовано для настройки характеристик цепи в соответствии с конкретными требованиями.

При этом, сопротивление материала проводника (скажем, проволоки) зависит линейно от её длины и обратно пропорционально площади поперечного сечения, то есть верна формула: R = (ρ * l) / S, где

  • ρ — удельное сопротивление материала проводника;
  • l — длина проводника;
  • S — площадь поперечного сечения проводника.

Таким образом, если площадь поперечного сечения остается постоянной, увеличение длины увеличивает сопротивление. Как показано на рисунке 1, ползунок реостата перемещается с помощью резистивного элемента. Он перемещается в 2 направлениях (туда/обратно). Соответственно изменяется эффективная длина. По мере продвижения ползунка к выходному выводу эффективная длина уменьшается, вызывая падение сопротивления и увеличение силы тока.

В простейшем типе реостата используется керамический цилиндр с намотанной по всей длине стальной проволокой (или другим материалом/сплавом с большим удельным сопротивлением), причем эта проволока имеет постоянное поперечное сечение по всей длине. Проволока покрыта тонким слоем не проводящей ток окалины, поэтому витки её изолированы друг от друга.

Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок (подвижный контакт). Своими контактами он прижат к виткам обмотки.

Слой окалины с проволоки снимается в результате трения контактов ползуна о витки обмотки. Электрический ток от витков проволоки через контакты ползунка течет в стержень.

Из конструктивных особенностей нужно ещё отметить, что внутри реостат всегда полый. Это необходимо, поскольку при протекании электрического тока реостат нагревается, а эта полость обеспечивает быстрое охлаждение.

Ползунок можно перемещать вдоль стержня, чтобы создать бо́льшее или ме́ньшее сопротивление в электрической цепи. При изменении положения ползунка реостата изменяется длина той части обмотки, через которую проходит ток — а вследствие этого изменяется и сопротивление реостата. То есть, увеличение длины проволочного стержня создает бо́льшее сопротивление, что приводит к уменьшению тока, протекающего через цепь, а уменьшение — наоборот, создает ме́ньшее сопротивление, что приводит к увеличению силы тока в цепи.

Общая структура линейного реостата

Каждый реостат рассчитан на определённое сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на реостате.

Кто изобрел реостат?

Разработка реостата иногда приписывается Чарльзу Уитстону, британскому изобретателю XIX века, который, помимо прочего, привнес в науку ряд открытий, связанных с электричеством. Уитстон, безусловно, работал с электрическими цепями и многое узнал о электрическом сопротивлении и о том, как им можно манипулировать в процессе работы. Основные конструкции реостатов, разработанные в то время, используются и сегодня.

Реостат на основе рисунка Чарльза Уитстона

Где применяются реостаты?

Основное предназначение реостата — это регулировка силы тока в электрической цепи.

Существуют различные типы реостатов, но в технике, например в электротранспорте, регулировка силы тока реостатами вытесняется другими, более выгодными электронными регуляторами, полупроводниковыми элементами и потенциометрами. Дело в том, что, изменяя силу тока в цепи, реостат нагревается, на что расходуется значительная энергия. При большом значении силы тока проволока реостата может перегреться и реостат перестанет работать. В электронных регуляторах эти потери в сотни раз меньше.

  • Реостат обычно используется в областях, где требуется высокое напряжение или ток. Микроволновая печь, холодильник, миксер, вентилятор, электроинструменты и т.д.
  • В светорегуляторах реостаты используются для изменения интенсивности света. Если увеличить сопротивление реостата, через лампочку будет протекать меньший электрический ток, и яркость света уменьшится. Аналогично, если мы уменьшаем сопротивление реостата, через лампочку протекает больше электрического тока, и яркость света увеличивается.
  • Реостаты используются для увеличения или уменьшения скорости вращения электродвигателя.
  • Он используется в переключателях, с помощью которых устанавливается температура на электроплитах. Он используется во всех устройствах, аналогичных кухонным приборам, которые имеют нагревательные элементы, температура которых должна быть увеличена или уменьшена.
  • Он используется для увеличения или уменьшения громкости в таких устройствах, как телевизор, радио.

Почему реостат нужно подключать последовательно в электрическую цепь?

Чтобы подключить реостат в цепь, мы должны подключить его последовательно, а не параллельно. Электрический ток, как известно, течет по пути с наименьшим сопротивлением. Поэтому, когда возникает выбор между путём с меньшим сопротивлением и путём с бо́льшим сопротивлением, он всегда выбирает меньший.

Реостат, как мы уже знаем, — это устройство с переменным значением сопротивления. Когда мы подключаем его к параллельному пути, этот путь приобретает немного бо́льшее сопротивление, чем другой доступный путь. Когда в электрический цепи течет ток, электроны никогда не выбирают параллельный путь, а текут прямо по последовательному пути. Поэтому реостат вообще не будет работать в таком случае.

Последовательное подключение реостата

Как обозначается реостат на схемах?

Реостат на схемах обозначается как резистор со стрелкой. При таком обозначении легко понять, что при движении ползунка вправо сопротивление реостата уменьшится, а при движении влево – увеличится.

Обозначение реостата

В тоже время нужно знать, что международная электротехническая комиссия (IEC) определила другой символ для обозначения реостатов:

IEC символ для обозначения реостата

Прямоугольник обозначает сопротивление, а стрелка – то, что его можно изменять.

Физика 8 класс. Урок№38, 39, 40. Реостаты. Последовательное соединение проводников. Параллельное соединение проводников.

На преды­ду­щих уро­ках мы го­во­ри­ли, что су­ще­ству­ют не толь­ко по­тре­би­те­ли и ис­точ­ни­ки элек­три­че­ско­го тока, но еще и так на­зы­ва­е­мые эле­мен­ты управ­ле­ния. Одним из важ­ных эле­мен­тов управ­ле­ния яв­ля­ет­ся рео­стат или любой дру­гой при­бор, ос­но­ван­ный на его дей­ствии. В рео­ста­те ис­поль­зу­ет­ся про­вод­ник из за­ра­нее из­вест­но­го ма­те­ри­а­ла с опре­де­лен­ной дли­ной и се­че­ни­ем, а зна­чит, мы можем узнать его со­про­тив­ле­ние. Прин­цип ра­бо­ты рео­ста­та ос­но­ван на том, что мы можем из­ме­нять это со­про­тив­ле­ние, сле­до­ва­тель­но, можем ре­гу­ли­ро­вать силу тока и на­пря­же­ние в элек­три­че­ских цепях.

2. Устройство реостата

Устрой­ство рео­ста­та

Рис. 1. Устрой­ство рео­ста­та

На ри­сун­ке 1 пред­став­лен рео­стат без обо­лоч­ки. Это сде­ла­но для того, чтобы можно было по­смот­реть все его части. На ке­ра­ми­че­скую трубу (1) на­мо­тан про­вод (2). Его концы вы­ве­де­ны к двум кон­так­там (3а). Также име­ет­ся штан­га, в конце ко­то­рой рас­по­ло­жен кон­такт (3б). По этой штан­ге дви­жет­ся сколь­зя­щий кон­такт (4), так на­зы­ва­е­мый «пол­зун».

Если рас­по­ло­жить сколь­зя­щий кон­такт по­се­ре­дине (рис. 2а), то будет за­дей­ство­ва­на толь­ко по­ло­ви­на про­вод­ни­ка. Если пе­ре­дви­нуть этот сколь­зя­щий кон­такт даль­ше (рис. 2б), то будет за­дей­ство­ва­но боль­ше вит­ков про­во­да, сле­до­ва­тель­но, его длина воз­рас­тет, со­про­тив­ле­ние уве­ли­чит­ся, а сила тока умень­шит­ся. Если же пе­ре­дви­нуть «пол­зун» в дру­гую сто­ро­ну (рис. 2в), то, на­о­бо­рот, со­про­тив­ле­ние умень­шит­ся, и сила тока в цепи воз­рас­тет.

Рео­стат

Внут­ри рео­стат полый. Это необ­хо­ди­мо, по­сколь­ку при про­те­ка­нии тока рео­стат на­гре­ва­ет­ся, а эта по­лость обес­пе­чи­ва­ет быст­рое охла­жде­ние.

3. Изображения реостата на схемах

Когда мы изоб­ра­жа­ем схему (ри­су­нок элек­три­че­ской цепи), то каж­дый эле­мент обо­зна­ча­ет­ся опре­де­лен­ным сим­во­лом. Рео­стат обо­зна­ча­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом (рис. 3):

Рис. 3. Изоб­ра­же­ние рео­ста­та

Крас­ный пря­мо­уголь­ник со­от­вет­ству­ет со­про­тив­ле­нию, синий кон­такт – под­во­дя­щий к рео­ста­ту про­вод, зе­ле­ный – сколь­зя­щий кон­такт. При таком обо­зна­че­нии легко по­нять, что при дви­же­нии пол­зун­ка влево со­про­тив­ле­ние рео­ста­та умень­шит­ся, а при дви­же­нии впра­во – уве­ли­чит­ся. Также может ис­поль­зо­вать­ся сле­ду­ю­щее изоб­ра­же­ние рео­ста­та (рис. 4):

Еще одно изоб­ра­же­ние рео­ста­та

Рис. 4. Еще одно изоб­ра­же­ние рео­ста­та

Пря­мо­уголь­ник обо­зна­ча­ет со­про­тив­ле­ние, а стрел­ка – то, что его можно из­ме­нять.

4. Включение реостата в электрическую цепь

В элек­три­че­скую цепь рео­стат вклю­ча­ет­ся по­сле­до­ва­тель­но. Ниже при­ве­де­на одна из схем вклю­че­ния (рис. 5):

Вклю­че­ние рео­ста­та в цепь с лам­пой на­ка­ли­ва­ния

Рис. 5. Вклю­че­ние рео­ста­та в цепь с лам­пой на­ка­ли­ва­ния

За­жи­мы 1 и 2 под­клю­ча­ют­ся к ис­точ­ни­ку тока (это может быть галь­ва­ни­че­ский эле­мент или под­клю­че­ние к ро­зет­ке). Стоит об­ра­тить вни­ма­ние, что вто­рой кон­такт дол­жен быть под­клю­чен к дви­жу­щей­ся части рео­ста­та, ко­то­рая поз­во­ля­ет ме­нять со­про­тив­ле­ние. Если уве­ли­чи­вать со­про­тив­ле­ние рео­ста­та, то накал лам­поч­ки (3) будет умень­шать­ся, а зна­чит, ток в цепи тоже умень­ша­ет­ся. И, на­о­бо­рот, при умень­ше­нии со­про­тив­ле­ния рео­ста­та лам­поч­ка будет го­реть ярче. Этот метод часто ис­поль­зу­ет­ся в вы­клю­ча­те­лях для ре­гу­ли­ров­ки ин­тен­сив­но­сти осве­ще­ния.

Рео­стат также можно ис­поль­зо­вать для ре­гу­ли­ров­ки на­пря­же­ния. Ниже пред­став­ле­ны две схемы (рис. 6):

Вклю­че­ние ре­зи­сто­ра в цепь с вольт­мет­ром Вклю­че­ние ре­зи­сто­ра в цепь с вольт­мет­ром

Рис. 6. Вклю­че­ние ре­зи­сто­ра в цепь с вольт­мет­ром

В слу­чае ис­поль­зо­ва­ния двух со­про­тив­ле­ний (рис. 6а) мы сни­ма­ем опре­де­лен­ное на­пря­же­ние со вто­ро­го ре­зи­сто­ра (устрой­ство, ко­то­рое ос­но­ва­но на со­про­тив­ле­нии про­вод­ни­ка), и таким об­ра­зом, как бы ре­гу­ли­ру­ем на­пря­же­ние. При этом надо точно знать все па­ра­мет­ры про­вод­ни­ка для пра­виль­ной ре­гу­ли­ров­ки на­пря­же­ния. В слу­чае с рео­ста­том (рис. 6б) си­ту­а­ция за­мет­но упро­ща­ет­ся, по­сколь­ку мы можем непре­рыв­но ре­гу­ли­ро­вать его со­про­тив­ле­ние, а зна­чит, и из­ме­нять сни­ма­е­мое на­пря­же­ние.

5. Применение реостата

Рео­стат – до­ста­точ­но уни­вер­саль­ный при­бор. Кроме ре­гу­ли­ров­ки силы тока и на­пря­же­ния, он также может ис­поль­зо­вать­ся в раз­лич­ных бы­то­вых при­бо­рах. На­при­мер, в те­ле­ви­зо­рах ре­гу­ли­ров­ка гром­ко­сти про­ис­хо­дит с по­мо­щью рео­ста­тов, пе­ре­клю­че­ние ка­на­лов в те­ле­ви­зо­ре также неким об­ра­зом свя­за­но с ис­поль­зо­ва­ни­ем рео­ста­тов. Также стоит об­ра­тить вни­ма­ние, что для без­опас­но­сти лучше ис­поль­зо­вать рео­ста­ты, снаб­жен­ные за­щит­ным ко­жу­хом (рис. 7).

Рео­стат в за­щит­ном ко­жу­хе

Рис. 7. Рео­стат в за­щит­ном ко­жу­хе

На этом уроке мы рас­смот­ре­ли стро­е­ние и при­ме­не­ние та­ко­го эле­мен­та управ­ле­ния, как рео­стат. На сле­ду­ю­щих уро­ках будут ре­шать­ся за­да­чи, свя­зан­ные с про­вод­ни­ка­ми, рео­ста­та­ми и за­ко­ном Ома.

1. Сопротивления в электрической цепи

При­бор, ос­но­ван­ный на со­про­тив­ле­нии про­вод­ни­ка, на­зы­ва­ет­ся ре­зи­сто­ром. Глав­ное свой­ство про­вод­ни­ка – это на­ли­чие у него элек­три­че­ско­го со­про­тив­ле­ния. По­это­му под сло­ва­ми «по­сле­до­ва­тель­ное со­еди­не­ние ре­зи­сто­ров», «по­сле­до­ва­тель­ное со­еди­не­ние про­вод­ни­ков» и «по­сле­до­ва­тель­ное со­еди­не­ние со­про­тив­ле­ний» мы будем по­ни­мать одно и то же.

По­сле­до­ва­тель­ным со­еди­не­ни­ем на­зы­ва­ет­ся со­еди­не­ние, когда эле­мен­ты идут друг за дру­гом, че­ре­ду­ют­ся. Есте­ствен­но, в элек­три­че­ских цепях обыч­но ис­поль­зу­ет­ся сме­шан­ное со­еди­не­ние, то есть ком­би­на­ция по­сле­до­ва­тель­но­го и па­рал­лель­но­го со­еди­не­ний. Но на этом уроке речь пой­дет имен­но о по­сле­до­ва­тель­ных со­еди­не­ни­ях. Нужно на­учить­ся рас­счи­ты­вать элек­три­че­ские цепи, то есть вы­чис­лять на­пря­же­ние, силу тока в цепи, чтобы знать, какие при­бо­ры и как можно вклю­чать в цепь. Об этом и пой­дет речь в даль­ней­шем.

2. Электрическая схема последовательного соединения проводников

Электрическая схема последовательного соединения проводников

Рис. 1. По­сле­до­ва­тель­ное со­еди­не­ние ре­зи­сто­ров

На ри­сун­ке 1 пред­став­ле­ны три ре­зи­сто­ра, ко­то­рые со­еди­не­ны друг за дру­гом. Это и есть так на­зы­ва­е­мое «по­сле­до­ва­тель­ное со­еди­не­ние». В даль­ней­шем мы будем рас­смат­ри­вать всего два ре­зи­сто­ра, ко­то­рые со­еди­не­ны по­сле­до­ва­тель­но, но смысл от этого не из­ме­нит­ся, и по­лу­чен­ные фор­му­лы будут также спра­вед­ли­вы для лю­бо­го числа про­вод­ни­ков, со­еди­нен­ных по­сле­до­ва­тель­но.

По­сле­до­ва­тель­ное вклю­че­ние двух ламп в элек­три­че­скую цепь

2 — источник питания

Рис. 2. По­сле­до­ва­тель­ное вклю­че­ние двух ламп в элек­три­че­скую цепь

На ри­сун­ке 2 изоб­ра­же­но по­сле­до­ва­тель­ное вклю­че­ние двух ламп (1а и 1б). Мы за­ме­ни­ли ими про­вод­ни­ки, но суть от этого не по­ме­ня­ет­ся, так как лампы также имеют свое со­про­тив­ле­ние. Также в цепи при­сут­ству­ет ам­пер­метр (А) для из­ме­ре­ния силы тока в цепи. Есть еще 2 важ­ных эле­мен­та: это вольт­мет­ры V1 и V2, ко­то­рые из­ме­ря­ют на­пря­же­ние (или па­де­ние на­пря­же­ния) со­от­вет­ствен­но на лам­пах 1а и 1б. Еще есть ис­точ­ник пи­та­ния (2) и ключ (3). Если ключ разо­мкнут, то ток в цепи не течет. Если же его за­мкнуть, то с по­мо­щью при­бо­ров можно из­ме­рить силу тока и на­пря­же­ние в цепи. При­ме­ром та­ко­го со­еди­не­ния яв­ля­ет­ся ёлоч­ная гир­лян­да, по­сколь­ку на самом деле она пред­став­ля­ет собой по­сле­до­ва­тель­но со­еди­нен­ные лампы (рис. 3).

Ёлоч­ная гир­лян­да Ёлоч­ная гир­лян­да

Рис. 3. Ёлоч­ная гир­лян­да

3. Измерения силы тока и напряжения в цепи при последовательном соединении

Те­перь по­смот­рим, что же про­изой­дет, если за­мкнуть ключ. Рас­смот­рим схему на рис. 4, ко­то­рая от­ли­ча­ет­ся от схемы, изоб­ра­жен­ной на рис. 2 толь­ко тем, что ам­пер­метр рас­по­ло­жен между лам­па­ми.

Вклю­че­ние ам­пер­мет­ра между лам­па­ми

2 — источник питания

3- замкнутый ключ

Рис. 4. Вклю­че­ние ам­пер­мет­ра между лам­па­ми

Ам­пер­метр из­ме­нил свое по­ло­же­ние в цепи. Но если смот­реть на его по­ка­за­ния, то они не из­ме­нят­ся при пе­ре­ме­ще­нии ам­пер­мет­ра в любое место на схеме по­сле­до­ва­тель­но­го со­еди­не­ния. Зна­чит, можно ска­зать, что сила тока в лампе 1а (I1) будет равна силе тока в лампе 1б (I2) и равна об­ще­му току, про­те­ка­ю­ще­му в элек­три­че­ской цепи. То есть I1 = I2 = I. Это можно срав­нить с те­че­ни­ем реки: ко­ли­че­ство воды, про­те­ка­ю­щее за одно и то же время в раз­ных ме­стах этой реки, будет оди­на­ко­во.

Стоит также учесть, что, хоть и вольт­мет­ры со­еди­не­ны па­рал­лель­но с лам­па­ми, это при­бо­ры выс­ше­го ка­че­ства с очень вы­со­ким со­про­тив­ле­ни­ем. Зна­чит, ток через них будет идти ми­ни­маль­ный, и такое ис­ка­же­ние можно не учи­ты­вать.

Те­перь рас­смот­рим схему, когда вольт­метр из­ме­ря­ет на­пря­же­ние сразу на двух лам­пах (рис. 5):

Из­ме­ре­ние на­пря­же­ния на двух лам­пах

Рис. 5. Из­ме­ре­ние на­пря­же­ния на двух лам­пах

На рис. 4. вольт­мет­ра­ми V1 и V2 из­ме­ря­лось на­пря­же­ние на каж­дой из ламп 1а и 1б. На дан­ном ри­сун­ке вольт­метр V из­ме­ря­ет на­пря­же­ние (или па­де­ние на­пря­же­ния) сразу на двух лам­пах. Ока­зы­ва­ет­ся, что по­ка­за­ния вольт­мет­ра V, можно вы­чис­лить как сумму по­ка­за­ний вольт­мет­ров V1 и V2. То есть общее па­де­ние на­пря­же­ния на двух лам­пах (U) равно сумме па­де­ний на­пря­же­ния на каж­дой лампе в от­дель­но­сти (U1 и U2). Тогда U = U1 + U2.

Стоит об­ра­тить вни­ма­ние, что все рас­суж­де­ния от­но­си­тель­но силы тока, на­пря­же­ния верны лишь при усло­вии, что мы ис­поль­зо­ва­ли одни и те же лампы, ис­точ­ни­ки тока, вольт­мет­ры.

4. Эквивалентное сопротивление последовательно соединенных проводников

За­вер­ша­ю­щим зве­ном в ис­сле­до­ва­нии по­сле­до­ва­тель­но­го со­еди­не­ния про­вод­ни­ков яв­ля­ет­ся фор­му­ла для об­ще­го со­про­тив­ле­ния: Rобщ = R1 + R2.

До этого мы рас­смат­ри­ва­ли зна­че­ния силы тока, на­пря­же­ния на раз­лич­ных участ­ках цепи. Но ис­сле­до­ва­ли мы про­вод­ни­ки (лампы, ре­зи­сто­ры), а их глав­ной ха­рак­те­ри­сти­кой яв­ля­ет­ся со­про­тив­ле­ние. Обыч­но во всех элек­три­че­ских цепях пы­та­ют­ся опре­де­лить эк­ви­ва­лент­ное (общее) со­про­тив­ле­ние цепи, о ко­то­ром мы го­во­ри­ли на преды­ду­щем уроке. То есть это такое со­про­тив­ле­ние, что можно за­ме­нить те­ку­щую цепь из по­сле­до­ва­тель­ных про­вод­ни­ков дру­гим про­вод­ни­ком, но с этим эк­ви­ва­лент­ным со­про­тив­ле­ни­ем. В дан­ном слу­чае это со­про­тив­ле­ние со­от­вет­ству­ет со­про­тив­ле­нию двух ламп, ко­то­рые со­еди­не­ны по­сле­до­ва­тель­но.

Рас­смот­рим, как была по­лу­че­на фор­му­ла для эк­ви­ва­лент­но­го со­про­тив­ле­ния. Для этого сле­ду­ет об­ра­тить­ся к за­ко­ну Ома: . От­сю­да можно по­лу­чить вы­ра­же­ние для со­про­тив­ле­ния: . Те­перь сле­ду­ет вспом­нить, что в слу­чае по­сле­до­ва­тель­но­го со­еди­не­ния (в про­стей­шем слу­чае – двух ламп) общее на­пря­же­ние скла­ды­ва­лось из на­пря­же­ний на от­дель­ной лампе: U = U1 + U2. Учи­ты­вая, что сила тока при по­сле­до­ва­тель­ном со­еди­не­нии на всех участ­ках цепи оди­на­ко­вая, то можно раз­де­лить на нее обе части ра­вен­ства:

Можно уви­деть, что каж­дая дробь есть не что иное, как со­от­вет­ству­ю­щее со­про­тив­ле­ние. Тогда R = R1 + R2, где R – эк­ви­ва­лент­ное со­про­тив­ле­ние. Зна­чит, чтобы узнать эк­ви­ва­лент­ное со­про­тив­ле­ние про­вод­ни­ков, со­еди­нен­ных по­сле­до­ва­тель­но, надо сло­жить зна­че­ния их со­про­тив­ле­ний. При этом общее со­про­тив­ле­ние будет все­гда боль­ше лю­бо­го из со­про­тив­ле­ний, вклю­чен­ных в такую цепь.

В за­клю­че­ние урока стоит от­ме­тить, что если в цепи про­вод­ни­ков, ламп или дру­гих при­бо­ров, ко­то­рые со­еди­не­ны по­сле­до­ва­тель­но, пе­ре­го­рит один из при­бо­ров, то цепь разо­мкнет­ся. Осталь­ные при­бо­ры также пе­ре­ста­нут ра­бо­тать. При­ме­ром этому яв­ля­ет­ся все та же елоч­ная гир­лян­да: если пе­ре­го­ра­ет одна лам­поч­ка, то вся гир­лян­да пе­ре­ста­ет све­тить­ся. Это яв­ля­ет­ся ос­нов­ным недо­стат­ком по­сле­до­ва­тель­но­го со­еди­не­ния.

1. Общие сведения о параллельном соединении проводников

Со­еди­не­ния про­вод­ни­ков бы­ва­ют раз­лич­ные. Они могут быть па­рал­лель­ны­ми, по­сле­до­ва­тель­ны­ми и сме­шан­ны­ми. На дан­ном уроке мы рас­смот­рим па­рал­лель­ное со­еди­не­ние про­вод­ни­ков и по­ня­тие эк­ви­ва­лент­но­го со­про­тив­ле­ния.

Па­рал­лель­ным со­еди­не­ни­ем про­вод­ни­ков на­зы­ва­ет­ся такое со­еди­не­ние, при ко­то­ром на­ча­ла и концы про­вод­ни­ков со­еди­ня­ют­ся вме­сте. На схеме такое со­еди­не­ние обо­зна­ча­ет­ся сле­ду­ю­щим об­ра­зом (рис. 1):

Па­рал­лель­ное со­еди­не­ние трех ре­зи­сто­ров

Рис. 1. Па­рал­лель­ное со­еди­не­ние трех ре­зи­сто­ров

На ри­сун­ке изоб­ра­же­ны три ре­зи­сто­ра (при­бор, ос­но­ван­ный на со­про­тив­ле­нии про­вод­ни­ка) с со­про­тив­ле­ни­я­ми R1, R2, R3. Как видим, на­ча­ла этих про­вод­ни­ков со­еди­не­ны в точке А, концы – в точке Б, а рас­по­ло­же­ны они па­рал­лель­но друг другу. Также в цепи может быть боль­шее ко­ли­че­ство па­рал­лель­но со­еди­нен­ных про­вод­ни­ков.

2. Сила тока в цепи при параллельном соединении

Те­перь рас­смот­рим сле­ду­ю­щую схему (рис. 2):

Схема для ис­сле­до­ва­ния силы тока при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии про­вод­ни­ков Схема для ис­сле­до­ва­ния силы тока при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии про­вод­ни­ков (обозначения)

Рис. 2. Схема для ис­сле­до­ва­ния силы тока при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии про­вод­ни­ков

В ка­че­стве эле­мен­тов цепи мы взяли две лампы (1а, 1б). Они также имеют свое со­про­тив­ле­ние, по­это­му мы их можем рас­смат­ри­вать на­равне с ре­зи­сто­ра­ми. Эти две лампы со­еди­не­ны па­рал­лель­но, со­еди­ня­ют­ся они в точ­ках А и Б. К каж­дой лампе под­со­еди­нен свой ам­пер­метр: со­от­вет­ствен­но, А1 и А2. Также есть ам­пер­метр А3, ко­то­рый из­ме­ря­ет силу тока во всей цепи. В цепь еще вхо­дит ис­точ­ник пи­та­ния (3) и ключ (4).

За­мкнув ключ, мы будем сле­дить за по­ка­за­ни­я­ми ам­пер­мет­ров. Ам­пер­метр А1 по­ка­жет силу тока, рав­ную I1, в лампе 1а, ам­пер­метр А2 – cилу тока, рав­ную I2, в лампе 1б. Что же ка­са­ет­ся ам­пер­мет­ра А3, то он по­ка­жет силу тока, рав­ную сумме токов в каж­дой от­дель­ной взя­той цепи, со­еди­нен­ных па­рал­лель­но: I = I1 + I2. То есть, если сло­жить по­ка­за­ния ам­пер­мет­ров А1 и А2, то по­лу­чим по­ка­за­ния ам­пер­мет­ра А3.

Стоит об­ра­тить вни­ма­ние, что если одна из ламп пе­ре­го­рит, то вто­рая будет про­дол­жать ра­бо­тать. При этом весь ток будет про­хо­дить через эту вто­рую лампу. Это очень удоб­но. Так, на­при­мер, элек­тро­при­бо­ры в наших домах вклю­ча­ют­ся в цепь па­рал­лель­но. И если один из них вы­хо­дит из строя, то осталь­ные оста­ют­ся в ра­бо­чем со­сто­я­нии.

3. Эквивалентное сопротивление при параллельном соединении

Схема для на­хож­де­ния эк­ви­ва­лент­но­го со­про­тив­ле­ния при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии Схема для на­хож­де­ния эк­ви­ва­лент­но­го со­про­тив­ле­ния при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии (обозначения)

Рис. 3. Схема для на­хож­де­ния эк­ви­ва­лент­но­го со­про­тив­ле­ния при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии

На схеме рис. 3 мы оста­ви­ли один ам­пер­метр (2), но до­ба­ви­ли в элек­три­че­скую цепь вольт­метр (5) для из­ме­ре­ния на­пря­же­ния. Точки А и Б яв­ля­ют­ся об­щи­ми и для пер­вой (1а), и для вто­рой лампы (1б), а зна­чит, вольт­метр из­ме­ря­ет на­пря­же­ние на каж­дой из этих ламп (U1 и U2) и во всей цепи (U). Тогда U = U1 = U2.

Эк­ви­ва­лент­ным со­про­тив­ле­ни­ем на­зы­ва­ет­ся со­про­тив­ле­ние, ко­то­рое может за­ме­нить все эле­мен­ты, вхо­дя­щие в дан­ную цепь. По­смот­рим, чему же оно будет равно при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии. Из за­ко­на Ома можно по­лу­чить, что:

В дан­ной фор­му­ле R – эк­ви­ва­лент­ное со­про­тив­ле­ние, R1 и R2 – со­про­тив­ле­ние каж­дой лам­поч­ки, U = U1 = U2 – на­пря­же­ние, ко­то­рое по­ка­зы­ва­ет вольт­метр (5). При этом мы ис­поль­зу­ем то, что сумма токов в каж­дой от­дель­ной цепи равна общей силе тока (I = I1 + I2). От­сю­да можно по­лу­чить фор­му­лу для эк­ви­ва­лент­но­го со­про­тив­ле­ния:

Если в цепи будет боль­ше эле­мен­тов, со­еди­нен­ных па­рал­лель­но, то и сла­га­е­мых будет боль­ше. Тогда при­дет­ся вспом­нить, как ра­бо­тать с про­сты­ми дро­бя­ми.

Сто­ить от­ме­тить, что при па­рал­лель­ном со­еди­не­нии эк­ви­ва­лент­ное со­про­тив­ле­ние будет до­ста­точ­но малым. Со­от­вет­ствен­но, сила тока будет до­ста­точ­но боль­шой. Это стоит учи­ты­вать при вклю­че­нии в ро­зет­ки боль­шо­го ко­ли­че­ства элек­три­че­ских при­бо­ров. Ведь тогда сила тока воз­рас­тет, что может при­ве­сти к пе­ре­гре­ва­нию про­во­дов и по­жа­рам.

На сле­ду­ю­щем уроке мы рас­смот­рим дру­гой тип со­еди­не­ния про­вод­ни­ков – по­сле­до­ва­тель­ное.

Принцип работы реостата

Как Это Работает?

Как и рычажные, штепсельные реостаты регулируют сопротивление ступенчато. Отличительной особенностью является изменение параметров сети без разрыва цепи. При нахождении штепселя в перемычке, большая часть тока идет вне сопротивления. Количество возможных вариантов включения зависит от размера магазина. Вытаскиванием штепселя происходит перенаправление тока в резистор.

Устройство, с помощью которого происходит изменение сопротивления, называется реостатом. Он может состоять из набора резисторов, подключаемых ступенчато, либо иметь практически непрерывное изменение сопротивления. Существуют приборы позволяющие производить плавную регулировку без разрыва сети. Так как сила тока цепи зависит от напряжения источника и сопротивления, меняя количество подключенных секций реостата, можно косвенно влиять на все основные параметры электрического контура.

Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи. Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

Как включается реостат в цепь

Во-первых, этот прибор в электрическую цепь включается только последовательно. Во-вторых, один из контактов подключается к ползуну, с помощью которого и регулируется величина тока в цепи. Но необходимо отметить, что этот управляющий элемент можно использовать и для регулировки напряжения в электрической цепочке. Здесь может быть использовано несколько схем с одним сопротивлением или двумя. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

Реостаты – это универсальные приборы. Их сегодня используют не только для управления силой тока и напряжением. К примеру, в телевизорах они установлены для увеличения или уменьшения звука. Да и переключение каналов косвенно связано с ними же.

И еще один момент. В электрических схемах обозначение этих приборов вот такое:

На первом рисунке более подробно расписана схема подключения, где красный прямоугольник – это и есть проводник, накрученный на керамическую основу. Синяя линия – это контакт, через который подводится питающий провод. Зеленная стрелка – это ползун. Она направлена влево, что говорит о том, что перемещая ползунок влево, мы уменьшаем сопротивление проводника. И, наоборот, перемещаем контакт вправо, увеличиваем сопротивление.

Рисунок второй более упрощенный. На нем всего лишь прямоугольник, показывающий наличие сопротивления, и стрелка, которая показывает, что этот показатель можно изменять.

Конечно, вся эта информация касается простейших элементов. Но необходимо отметить, что реостаты могут быть разными, все зависит от того места, куда они должны быть установлены. Есть различия и по токопроводящему материалу, который лежит в основе. К примеру, это может быть уголь, металлы, жидкости и керамика. К тому же процесс охлаждения производится воздушным путем или при помощи жидкостей, и это может быть не только вода.

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Во многих электронных устройствах для регулирования громкости звука необходимо изменять силу тока. Рассмотрим устройство (реостаты), с помощью которого можно изменять силу тока и напряжение. Сила тока зависит от напряжения на концах участка цепи и от сопротивления проводника: I=U/R. Если изменять сопротивление проводника R, тогда будет меняться сила тока.

Сопротивление зависит от длины L, от площади поперечного сечения S и от материала проводника – удельного сопротивления. Для того чтобы изменять сопротивление проводника, нужно менять длину, толщину или материал. Весьма удобно изменять длину проводника.

Разберем цепь, состоящую из источника тока, ключа, амперметра и проводника в виде резистора АС из проволоки с большим удельным сопротивлением.

Перемещая контакт С по этой проволоке, можно менять длину проводника, которая задействована в цепи, тем самым изменять сопротивление, а значит, и силу тока. Следовательно, можно создать устройство с переменным сопротивлением, с помощью которого можно изменять силу тока. Такие устройства имеют название реостатами.

Реостат – это устройство с изменяемым сопротивлением, которое служит для регулировки силы тока и напряжения.

Устройство реостата

На цилиндр, выполненный из керамики, намотан металлический проводник, который сделан из материала с большим удельным сопротивлением. Сделано это для того, чтобы при небольшом изменении длины существенно менялось сопротивление. Этот металлический провод называется обмоткой. Он так называется, потому что намотан на керамический цилиндр.

Концы обмотки выведены к зажимам, которые называются клеммами. В верхней части реостата есть металлический стержень, который тоже заканчивается клеммами. Вдоль металлического стержня и вдоль обмотки может перемещаться скользящий контакт, который называется ползунком. Так как скользящий контакт имеет такое название, то подобный реостат называется ползунковым реостатом.

Принцип действия

Ползунковый реостат подсоединен в цепь через две клеммы: нижнюю с обмотки и верхнюю клемму, там, где металлический стержень. При подключении его в цепь, таким образом, ток через нижнюю клемму проходит по виткам обмотки, а не поперек витков. Далее ток проходит через скользящий контакт, потом по металлическому стержню, и опять в цепь.

Таким образом, в цепи задействована только часть обмотки реостата. Когда ползунок перемещается, то меняется сопротивление той части обмотки реостата, которая находится в цепи. Изменяется длина обмотки, сопротивление и сила тока в цепи.

Необходимо обратить внимание, что ток в той части реостата, по которой он проходит, идет по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это достигается тем, что витки обмотки изолированы между собой тонким слоем изоляционного материала. Разберемся, как осуществляется контакт между витками обмотки и ползунком.

При движении по обмотке ползунок движется по ее верхнему слою, который имеет зачищенный участок изоляции на пути ползунка. Так осуществляется контакт между ползунком и витком обмотки. Между собой витки изолированы.

На схеме изображена цепь с источником тока, выключателем, амперметром и ползунковым реостатом. При перемещении ползунка реостата меняется его сопротивление и сила тока в цепи.

Ползунковый реостат можно подключать к цепи при помощи двух клемм: верхней и нижней. Но реостаты подключаются и по-другому.

Реостат можно подключить через три клеммы. Две нижние клеммы соединяются с концами обмотки, и один провод с верхней клеммы. Напряжение подается на всю обмотку, а снимается напряжение только с части обмотки. Ползунок делит реостат на два резистора, которые соединены последовательно.

Общее напряжение равно сумме напряжений каждого резистора. Поэтому выходное напряжение меньше входного значения. Выходное напряжение меньше, чем входное во столько раз, во сколько сопротивление части обмотки меньше, чем сопротивление всей обмотки. То есть, реостат делит напряжение, и называется делителем напряжения или потенциометром.

Виды и особенности реостатов

Реостат в виде тора

Два крайних зажима – это концы обмотки, а средний зажим соединен с ползунком. Вращая ползунок по обмотке, можно изменить сопротивление и сила тока в цепи.

Рычажные реостаты

Они получили такое название, потому что в его нижней части находится переключатель – рычаг. С помощью него можно включать разные части спирали резисторов. На рисунке показан принцип работы рычажного реостата.

Рычажный реостат изменяет силу тока скачкообразно, в то время как ползунковый реостат меняет силу тока плавно. Если в цепи будет присутствовать резистор, то при перемещении ползунка на ползунковом реостате или при переключении рычага рычажного реостата будет меняться сила тока и напряжение на концах резистора.

Штепсельные

Такие устройства состоят из магазина сопротивлений.

Это набор различных сопротивлений. Они называются спирали-резисторы. При помощи штепселя можно включать или выключать разные спирали-резисторы. Когда штепсель находится в перемычке, то больший ток идет через перемычку, а не через резистор. Таким образом, резистор отключается. Используя штепсель, можно получать разные сопротивления.

Материалы и охлаждение
Основным элементом в устройстве реостата является материал изготовления, по виду которого реостаты делятся на несколько видов:
  • Угольные.
  • Металлические.
  • Жидкостные.
  • Керамические.
Электрический ток в сопротивлениях преобразуется в тепловую энергию, которая должна каким-то образом отводиться от них. Поэтому реостаты также делятся по типу охлаждения:
  • Воздушные.
  • Жидкостные.

Жидкостные реостаты разделяются на водяные и масляные. Воздушный вид используется в любых конструкциях приборов. Жидкостное охлаждение применяется только для металлических реостатов, их сопротивления омываются жидкостью, либо полностью в нее погружены. Нельзя забывать, что охлаждающая жидкость также должна охлаждаться.

Металлические реостаты

Это конструкция реостата с воздушным охлаждением. Такие модели приобрели популярность, так как легко подходят для различных условий работы своими электрическими, тепловыми характеристиками, а также формой конструкции. Они бывают с непрерывным или ступенчатым типом регулировки сопротивления.

В устройстве имеется подвижный контакт, скользящий по неподвижным контактам, расположенным в этой же плоскости. Неподвижные контакты выполнены в виде винтов с плоскими головками, пластин или шин. Подвижный контакт называется щеткой. Он бывает мостиковым или рычажным.

Такие виды реостатов делят на самоустанавливающиеся и несамоустанавливающиеся. Последний вид имеет простую конструкцию, но ненадежен в применении, так как контакт часто нарушается.

Масляные

Устройства с масляным охлаждением повышают теплоемкость и время нагревания вследствие хорошей теплопроводности масла. Это делает возможным повышение нагрузки на небольшое время, снижает расход материала изготовления сопротивления и габариты корпуса реостата.

Детали, погружаемые в масло, должны иметь значительную поверхность для хорошей отдачи тепла. В масле увеличиваются возможности контактов на отключение. Это является преимуществом такого вида реостатов. Благодаря смазке на контакты можно прилагать повышенные усилия. К недостаткам можно отнести риск возникновения пожара и загрязнение места установки.

Описываемые приспособления похожи по своему функциональному назначению. Конструктивно и визуально самым простым считается реостат ползункового типа. Он подсоединяется к цепи с помощью верхней и нижней клеммы. Прибор сконструирован таким способом, что ток поступает по всей длине провода, а не в поперечном направлении витков. Это осуществляется благодаря надежной изоляции проводников.

Разновидности агрегатов

Большой популярностью пользуются реостаты, имеющие внешнее оформление в виде тора. Основная сфера их применения — электротранспорт (трамваи), промышленная отрасль. Регулирование осуществляется путем перемещения ползунка по кругу. Передвижение такой детали выполняется по обмоткам, которые расположены тороидально.

Устройство, выполненное по принципу тора, видоизменяет сопротивление практически без разрыва цепи. Его противоположностью является агрегат рычажного типа. Принцип работы такого реостата основан на том, что резисторы закреплены на специальной раме, они выбираются посредством специального рычага. При любой коммутации происходит разрыв контура.

Схемы, в которых задействуется рычажный прибор, лишены плавной регулировки сопротивления. Какие-либо переключения влекут за собой поступательное изменение показателей в сети. Что касается дискретности шагов, она зависит от диапазона регулировки и численности резисторов, присутствующих на раме.

Еще одной разновидностью выступают штепсельные реостаты, с помощью которых осуществляется ступенчатая регулировка сопротивления. Основное отличие — изменение параметров внутри сети без предварительного разрыва цепи. Когда штепсель поступает на перемычку, основная доля тока идет без сопротивления. Перенаправление тока на резистор осуществляется путем вытаскивания штепселя.

Жидкостные и ламповые приспособления относятся к специфическим видам реостатов. Ввиду наличия определенных недостатков они имеют узкую, специализированную сферу применения:

  1. Приборы жидкостного типа задействуются во взрывоопасной сфере в качестве управляющих деталей двигателя.
  2. Ламповые изделия характеризуются малой точностью и надежностью. Часто используются в учебных заведениях на уроках физики, в лабораториях, исследовательских центрах.

Обычно этот электронный компонент включается в электрическую схему для регулирования величины тока, пример подключения показан на рисунке ниже.

Изобретён реостат был немецким физиком Иоганном Христианом Поггендорфом в 1843 г. (Wheatstone). Подобный же прибор — агометр, независимо от Витстона, был описан российским академиком Якоби.

Реостат по своей сути это переменное сопротивление, включаемое в электрическую цепь последовательно с нагрузкой.

По своему внутреннему устройству реостаты делятся на проволочные и не проволочные. Основной частью любого проволочного реостата является керамическая трубка, на которую намотана особая высокоомная проволока. На направляющем металлическом стержне закреплен ползунок, свободно передвигающийся вдоль проволоки, намотанной на керамие.

Итак, любой реостат состоит из нескольких основных частей:

Реостат подсоединен в цепь через две зажимные клеммы: нижнюю непосредственно с обмотки и верхнюю клемму с движущегося контакта. При подключении реостата в электрическую цепь, ток от нижней клеммы течет по виткам из металлической проволоки, а затем проходит через скользящий контакт, затем по металлическому стержню и на верхний контакт.

Т.е, в схеме будет задействована только часть реостатной обмотки. В тот момент, когда ползунок двигается, изменяется сопротивление обмотки, т.к меняется ее длина, а соответственно сопротивление и сила тока в электрической цепи.

Необходимо отметить, что ток следует по каждому витку обмотки, а не поперек них. Это происходит потому, что витки обмотки изолированы друг от друга.

Так на рисунке А – движущийся контакт находится посередине. Поэтому ток будет протекать только через половину устройства. На позиции Б — токовый проводник используется полностью поетому, его длина максимальная, как и сопротивление, а в соответствии с законом Ома сила тока снижается. На третьем рисунке все наоборот: снижается сопротивление, растут амперы.

На электрических схемах реостат обозначен следующим образом:

Реостат в схему включается всегда последовательно. При этом один из контактов подсоединен к ползуну, с помощью которого и регулируется количество ампер в цепи. Но необходимо добавить, что этот прибор можно применять и для регулировки напряжения. Здесь может быть применено несколько схем с одним или двумя сопротивлениями. Понятно, что чем меньше элементов в электрической цепочке, тем проще она.

Обычно этот электронный компонент включается в электрическую схему для регулирования величины тока, пример подключения показан на рисунке ниже.

При перемещении движка изменяется длина токопроводящего слоя, а следовательно, и величина сопротивления реостата, включаемого последовательно в схему, что в вызывает некоторое изменение величины силы тока в цепи и перераспределение напряжения между реостатом и нагрузкой.

Когда движок перемещается к контакту, величина сопротивления реостата сильно снижается,а ток в в цепи наоборот возрастает, тогда меньшая часть напряжения будет гасится на приборе и сильнее возрастет напряжение на подключенной к нагрузке.

Если движок перемещать к противоположному контакту, сопротивление реостата возрастает, а ток в цепи снижается, падение напряжение на реостате будет увеличиваться, а на нагрузке снижаться.

Расчет представленной выше схемы, аналогичен расчету гасящего сопротивления. Величина сопротивления реостата вычисляется по формуле:

Падение напряжения находится по формуле ниже:

У реостата имеется всего два вывода, а у его родственника потенциометра, целых три. Поэтому больше не путайте их между собой.

реостаты возбуждения — для регулирования тока в обмотках возбуждения электрических машин постоянного и переменного тока;

Реостатом называется аппарат, состоящий из набора резисторов и устройства, с помощью которого можно регулировать сопротивление включенных резисторов.

В зависимости от назначения различают следующие основные виды реостатов:

пусковые — для пуска электродвигателей постоянного или переменного тока;

пускорегулирующие — для пуска и регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока;

реостаты возбуждения — для регулирования тока в обмотках возбуждения электрических машин постоянного и переменного тока;

нагрузочные или балластные — для поглощения электроэнергии регулирования нагрузки генераторов при испытании самих генераторов или их первичных двигателей.

Металлические реостаты. Металлические реостаты с воздушным охлаждением получили наибольшее распространение. Их легче всего приспособить к различным условиям работы как в отношении электрических и тепловых характеристик, так и в отношении различных Конструктивных параметров. Реостаты могут выполняться с непрерывным или со ступенчатым изменением сопротивления.

Переключатель ступеней в реостатах выполняется плоским.

В плоском переключателе подвижный контакт скользит по неподвижным контактам, перемещаясь при этом в одной плоскости. Неподвижные контакты выполняются в виде болтов с плоскими цилиндрическими или полусферическими головками, пластин или шин, располагаемых по дуге окружности в один или два ряда. Подвижный скользящий контакт, называемый обычно щеткой, может выполняться мостикового или рычажного типа, самоустанавливающимся или несамоустанавливающимся.

Несамоустанавливающийся подвижный контакт проще по конструкции, но ненадежен в эксплуатации ввиду частого нарушения контакта. При самоустанавливающемся подвижном контакте всегда обеспечиваются требуемое контактное нажатие и высокая надежность в эксплуатации. Эти контакты получили преимущественное распространение.

Достоинствами плоского переключателя ступеней являются относительная простота конструкции, сравнительно небольшие габариты при большом числе ступеней, малая стоимость, возможность установки на плите переключателя контакторов и реле для отключения и защиты управляемых цепей. Недостатки — сравнительно малая мощность переключения и небольшая разрывная мощность, большой износ щетки вследствие трения скольжения и оплавления, затруднительность применения для сложных схем соединения.

Рис. 7-3. Реостат с непрерывным изменением сопротивления.

Отключающая способность контактов , в масле повышается, что является достоинством этих реостатов. Переходное сопротивление контактов в масле возрастает, но одновременно улучшаются условия охлаждения. Кроме того, за счет смазки можно допустить большие контактные нажатия. Наличие смазки обеспечивает малый механический износ.

Для длительных и повторно-кратковременных режимов работы реостаты с масляным охлаждением непригодны ввиду малой теплоотдачи с поверхности бака и большой постоянной времени охлаждения. Они применяются в качестве пусковых реостатов для асинхронных электродвигателей с фазным ротором мощностью до 1000 кВт при редких пусках.

Наличие масла создает и ряд недостатков; загрязнение помещения, повышение пожарной опасности.

Реостаты могут включаться в схему как переменный резистор (рис. 7-3, а) или как потенциометр (рис. 7-3,б). Они обеспечивают плавное регулирование сопротивления, а следовательно, и тока или напряжения в цепи и находят широкое применение в лабораторных условиях в схемах автоматического управления.

Рис. 7-4. Пускорегулирующий реостат: б — схема включения Rпк — резистор, шунтирующий катушку контактора в отключенном положении реостата; Rогр — резистор, ограничивающий ток в катушке; Ш1, Ш2 — параллельная обмотка возбуждения; С/, С2 — последовательная обмотка возбуждения

Рис. 7-5. Реостат возбуждения: б — одна из схем включения Rпр — сопротивление предвключенное; OВ — обмотка возбуждения

Рис. 7-6. Маслонаполненный реостат серии РМ: а – общий вид; б – схема.

Реостаты со ступенчатым изменением сопротивления (рис. 7-4 и 7-5) состоят из набора резисторов I и ступенчатого переключающего устройства.

Реостаты по типу приведенных на рис. 7-4 и 7-5 нашли широкое распространение. Их конструкции обладают, однако, некоторыми недостатками, в частности большим числом крепежных деталей и монтажных проводов, особенно в реостатах возбуждения, которые имеют большое число ступеней.

Маслонаполненный реостатсерии РМ, предназначенный для пуска асинхронных двигателей с фазным ротором, приведен на рис. 7-6. Напряжение в цепи ротора до 1200 В, ток 750 А. Коммутационная износостойкость 10000 операций, механическая — 45 000. Реостат допускает 2—3 пуска подряд.

При подключении в электросеть нужно правильно рассчитать рассеиваемую мощность реостата, если требуется, создать достаточное и правильное охлаждение.

Металлические реостаты

Что такое реостат из металла? Это элемент, имеющий воздушный тип охлаждения. Такие реостаты наиболее распространены, так как их наиболее легко можно приспособить к самым разным рабочим условиям. Это относится как к тепловым и электрическим характеристикам, так и к параметрам конструкции. Они могут изготавливаться со ступенчатым или непрерывным типом изменения сопротивления.

Переключатель является плоским. В нем есть подвижный контакт, который скользит по контактам неподвижным в одной и той же плоскости. Те контакты, которые не двигаются, выполнены в форме болтов, имеющих плоские головки цилиндрического или полусферического типа в форме пластин либо шин, которые расположены по дуге в один ряд или два. Тот контакт, который двигается, называется щеткой. Он может быть рычажным или мостиковым по своему типу выполнения.

Еще есть разделение на самоустанавливающийся и несамоустанавливающийся. Последний вариант по конструкции проще, но, так как контакт часто нарушается, он не является надежным в использовании. Самоустанавливающийся подвижный контакт обеспечивает необходимую степень нажатия и в эксплуатации более надежен.

Но резистивный элемент потенциометра не всегда может давать прямолинейную характеристику или иметь линейное изменение сопротивления во всем диапазоне хода при регулировке стеклоочистителя, но вместо этого может вызывать то, что называется логарифмическим изменением сопротивления.

Реостат как регулятор тока

На приведенной выше схеме эффективное сопротивление реостата находится между контактом 3 концевого зажима и контактом стеклоочистителя на контакте 2. Если контакт 1 не подключен, сопротивление цепи между контактом 1 и контактом 2 разомкнуто и не оказывает влияния на величину тока нагрузки. И наоборот, если контакт 1 и контакт 2 соединены вместе, то эта часть резистивной дорожки замкнута накоротко и снова не влияет на значение тока нагрузки.

Поскольку реостаты контролируют ток, то по определению они должны быть соответствующим образом рассчитаны на то, чтобы выдерживать этот постоянный ток нагрузки. Потенциометр с тремя контактами можно настроить как реостат с двумя контактами, но резистивная дорожка на основе углерода может не выдержать ток нагрузки. Также контакт стеклоочистителя потенциометра обычно является самой слабой точкой, поэтому лучше всего проводить через стеклоочиститель как можно меньше тока.

Однако обратите внимание, что реостат не подходит для управления током нагрузки, если сопротивление нагрузки, R L , намного выше, чем полное значение сопротивления реостата. Это R L >> R RHEO . Резистивное значение сопротивления нагрузки должно быть намного ниже, чем у реостата, чтобы ток нагрузки мог протекать.

Обычно реостаты представляют собой высокомощные электромеханические переменные резисторы, используемые для силовых применений, и резистивный элемент которые обычно изготавливается из толстого резистивного провода, подходящего для обеспечения максимального тока I, когда его сопротивление R минимально.

Проволочные реостаты в основном используются в приложениях управления мощностью, таких как схемы управления лампами, нагревателями или двигателями, для регулирования полевых токов для управления скоростью или пусковым током двигателей постоянного тока и т.д. Существует много типов реостатов, но наиболее распространенными являются вращающиеся тороидальные типы, которые используют открытую конструкцию для охлаждения, но также доступны закрытые типы.

Слайдер реостат

Имеются также реостаты с трубчатыми слайдерами, которые можно найти в физических лабораториях и лабораториях в школах и колледжах. Эти линейные или скользящие типы используют резистивный провод, намотанный на изолирующий трубчатый формирователь или цилиндр. Скользящий контакт (штифт 2), установленный выше, регулируется вручную влево или вправо для увеличения или уменьшения эффективного сопротивления реостата, как показано на рисунке.

Как и в случае с вращающимися потенциометрами, также доступны ползунковые реостаты многоканального типа. В некоторых типах постоянные электрические соединения сделаны с резистивным проводом, чтобы дать фиксированное значение сопротивления между любыми двумя терминалами. Такие промежуточные соединения обычно известны как «ответвления», то же имя, что и используемые на трансформаторах.

Кроме ступенчатого контакта в реостатах применяется и другой тип соединения – скользящий. Такая конструкция характерна для ползунковых реостатов. В них вместо рычага применяется передвигающаяся по всей длине трубки штанга с ползуном. Плавно движущийся контакт обеспечивает последовательное изменение сопротивления в цепи. Это достигается за счёт использования в схеме определённой части обмотки реостата.

Ступенчатый и скользящий контакты реостата

Кроме ступенчатого контакта в реостатах применяется и другой тип соединения – скользящий. Такая конструкция характерна для ползунковых реостатов. В них вместо рычага применяется передвигающаяся по всей длине трубки штанга с ползуном. Плавно движущийся контакт обеспечивает последовательное изменение сопротивления в цепи. Это достигается за счёт использования в схеме определённой части обмотки реостата.

Разумеется, в качестве материала для изготовления трубок реостата используется не только керамика. Токопроводящим материалом для электрической цепи реостата могут быть и другие материалы:

  • Металл (предназначен для набора сопротивления).
  • Уголь.
  • Жидкая среда.

Работа ступенчатых и скользящих контактов реостата в большой степени зависит от организации процесса охлаждения. В качестве охлаждающей среды, как правило, используется воздух (естественное охлаждение) или жидкость (принудительное охлаждение). Для жидкостного охлаждения используются вода или масло. В конечном счёте, правильный выбор контактных материалов и охлаждающих сред для реостатов зависит от конкретного назначения и технических показателей прибора.

Разновидность реостатов зависит от их основного назначения:

Виды реостатов

Разновидность реостатов зависит от их основного назначения:

Благодаря применению в электрических приборах и машинах реостатов, происходит уменьшение снижения скачков электрического тока и перегрузок двигателя, это, в свою очередь, увеличивает срок службы электрических приборов.

Реостат на электрической схеме имеет свое особое обозначение.

Схематическое обозначение реостата

Он состоит из набора нихромовых элементов и проволок, соединенных параллельно в электрическую схему и разбит на несколько секций заключенных в металлический корпус. Каждая секция включается в работу при помощи рубильника. Подбором нужного числа работающих секций, выбирается нужный режим сварки и регулируется через 5-10 А. Реостат подключается в сварочную цепь последовательно источнику сварки.

Реостат балластный.

Балластный реостат предназначен для создания крутопадающей характеристики источника питания, ступенчатого регулирования сварочного тока и компенсации постоянной составляющей сварочного тока при работе от трансформатора. Реостат балластный — используется как дополнительное устройство. Применяется при многопостовой сварке для формирования падающей вольт-амперной характеристики или в случае необходимости дополнительного более тонкого регулирования режима сварки.

Он состоит из набора нихромовых элементов и проволок, соединенных параллельно в электрическую схему и разбит на несколько секций заключенных в металлический корпус. Каждая секция включается в работу при помощи рубильника. Подбором нужного числа работающих секций, выбирается нужный режим сварки и регулируется через 5-10 А. Реостат подключается в сварочную цепь последовательно источнику сварки.

Род тока AC/DC (переменный/постоянный)